Kotlin 函数式编程思想 FP in Kotlin

Posted 2021-10-08 东海陈光剑

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Kotlin 函数式编程思想 : FP in Kotlin

函数式编程特性

闭包和高阶函数

函数编程支持函数作为第一类对象，有时称为闭包或者仿函数(functor)对象。实质上，闭包是起函数的作用并可以像对象一样操作的对象。与此类似，FP 语言支持高阶函数。高阶函数可以用另一个函数(间接地，用一个表达式) 作为其输入参数，在某些情况下，它甚至返回一个函数作为其输出参数。这两种结构结合在一起使得可以用优雅的方式进行模块化编程，这是使用 FP 的最大好处。 [4]

惰性计算

除了高阶函数和仿函数(或闭包)的概念，FP 还引入了惰性计算的概念。在惰性计算中，表达式不是在绑定到变量时立即计算，而是在求值程序需要产生表达式的值时进行计算。延迟的计算使您可以编写可能潜在地生成无穷输出的函数。因为不会计算多于程序的其余部分所需要的值，所以不需要担心由无穷计算所导致的 out-of-memory 错误。一个惰性计算的例子是生成无穷 Fibonacci 列表的函数，但是对第n个Fibonacci 数的计算相当于只是从可能的无穷列表中提取一项。

递归

FP 还有一个特点是用递归做为控制流程的机制。例如，Lisp 处理的列表定义为在头元素后面有子列表，这种表示法使得它自己自然地对更小的子列表不断递归。
函数式编程具有五个鲜明的特点。

函数是"第一等公民"

所谓"第一等公民"(first class)，指的是函数与其他数据类型一样，处于平等地位，可以赋值给其他变量，也可以作为参数，传入另一个函数，或者作为别的函数的返回值。
举例来说，下面代码中的print变量就是一个函数，可以作为另一个函数的参数。

var print = function(i){ console.log(i);};
[1,2,3].forEach(print);

只用"表达式"，不用"语句"

"表达式"(expression)是一个单纯的运算过程，总是有返回值；"语句"(statement)是执行某种操作，没有返回值。函数式编程要求，只使用表达式，不使用语句。也就是说，每一步都是单纯的运算，而且都有返回值。
原因是函数式编程的动机，一开始就是为了处理运算(computation)，不考虑系统的读写(I/O)。"语句"属于对系统的读写操作，所以就被排斥在外。
当然，实际应用中，不做I/O是不可能的。因此，编程过程中，函数式编程只要求把I/O限制到最小，不要有不必要的读写行为，保持计算过程的单纯性。

没有"副作用"

所谓"副作用"(side effect)，指的是函数内部与外部互动(最典型的情况，就是修改全局变量的值)，产生运算以外的其他结果。
函数式编程强调没有"副作用"，意味着函数要保持独立，所有功能就是返回一个新的值，没有其他行为，尤其是不得修改外部变量的值。

副作用是修改系统状态的语言结构。因为 FP 语言不包含任何赋值语句，变量值一旦被指派就永远不会改变。而且，调用函数只会计算出结果 ── 不会出现其他效果。因此，FP 语言没有副作用。

不修改状态

上一点已经提到，函数式编程只是返回新的值，不修改系统变量。因此，不修改变量，也是它的一个重要特点。
在其他类型的语言中，变量往往用来保存"状态"(state)。不修改变量，意味着状态不能保存在变量中。函数式编程使用参数保存状态，最好的例子就是递归。下面的代码是一个将字符串逆序排列的函数，它演示了不同的参数如何决定了运算所处的"状态"。